Подовження термінів служби рейок системним шліфуванням в процесі експлуатації - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Українській державній академії залізничного транспорту на кафедрі “Колія та колійне господарство” Міністерства транспорту та звязку України. Шраменко Володимир Павлович, Українська державна академія залізничного транспорту Міністерства транспорту та звязку України, завідувач кафедри “Колія та колійне господарство”. Вербицький Володимир Григорович, Донецький інститут автомобільного транспорту Міністерства транспорту та звязку України, завідувач кафедри “Основи проектування машин”; Левченко Микола Пилипович, Науково-дослідний інститут “УКРНДІМЕТ” Державного науково-технічного центру з технології та обладнання, обробки металів, захисту навколишнього середовища та використання вторинних ресурсів для металургії та машинобудування “Енергосталь” Міністерства промислової політики України, завідуючий відділом транспортного металу. Захист відбудеться “12” квітня 2007 р. о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.820.01 у Київському університеті економіки і технологій транспорту за адресою: 03049, м.Вступ Беручи до уваги зростання по окремих напрямках швидкостей руху поїздів на залізницях України, що накладає більш жорсткі вимоги щодо надійності роботи усієї конструкції залізничної колії, зокрема рейок - як одного з основних конструктивних елементів, особливу увагу необхідно приділяти розробці нових, удосконаленню, і що найголовніше, реальному впровадженню існуючих технічних заходів щодо подовження термінів служби рейок, до одного з яких відноситься шліфування рейок в колії рейкошліфувальними поїздами з активними робочими органами. Спираючись на багаторічний закордонний досвід застосування рейкошліфувальних поїздів (РШП) з активними робочими органами, а також беручи до уваги той факт, що вітчизняні залізниці знаходяться лише на початковій стадії впровадження технології профільного шліфування, колійний комплекс України може використати усі переваги цього технічного засобу не методом помилок, а лише адаптацією до експлуатаційних умов наших залізниць. Відсутність саме системного підходу до проведення шліфування рейок в колії на залізницях України може привести з одного боку навіть до зниження термінів служби рейок, особливо на ділянках з прискореним рухом поїздів, а з іншого боку до нераціонального використання технічних засобів та коштів. Вищенаведене свідчить про необхідність розробки системи проведення шліфування рейок в колії із застосуванням РШП з активними робочими органами на залізницях України. · спираючись на етапи дефектоутворення в рейках, розроблено систему шліфування рейок в колії РШП з активними робочими органами;У першому розділі розглянуто перелік питань, які повязані з подовженням терміну служби рейок в колії при застосуванні різних технічних заходів, що спрямовані на відновлення службових властивостей рейок під час експлуатації. Беручи до уваги складність процесу накопичення пошкоджень рейок, їх розвитку та руйнування можна умовно виділити три етапи роботи: етап накопичення пошкоджень до виникнення поздовжніх мікротріщин у головці рейки, етап розвитку мікротріщин (переростання в макротріщини, а при наявності додаткових концентраторів напружень виникнення поперечних тріщин), розвиток поперечних макротріщин до відповідної величини, що може призвести до повного руйнування. Важливим резервом підвищення строку служби рейок у колії є шліфування їх в колії, призначення якого повинно встановлюватись згідно з характером дефектів та пошкоджень метала головки рейок. За рахунок видалення дефектів на поверхні кочення рейок знижується рівень вертикальних динамічних сил, шуму і вібрацій при проходженні рухомого складу, подовжується термін служби усіх елементів верхньої будови колії, суттєво збільшується цикл виправлення колії у плані та профілі, знижуються витрати на утримання колії та рухомого складу. Проведений аналіз гіпотез дозволив запропонувати механізм появи та розвитку дефектів контактно-втомлювального походження в рейках, який полягає в тому, що після укладання нових рейок в колію зневуглецьований шар металу головки рейок зминається і розпочинається інтенсивний процес пластичної деформації, що є початком утворення наклепаного шару на поверхні кочення.Дефекти контактно-втомлювального походження в рейках виникають у результаті сукупної дії динамічних контактних напружень, що виникають внаслідок дії рухомого складу, залишкових напружень на етапі виробництва, додаткових напружень, що повязані із температурною роботою безстикової колії, угоном рейок, режимами ведення рухомого складу. Систематичне видалення з поверхні кочення рейок цього шару металу дозволяє попередити (або суттєво віддалити) появу та сповільнити (при наявності) розвиток дефектів контактно-втомлювального походження та хвилеподібний знос поверхні кочення.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Ефективним технічним засобом для зменшення виходу рейок за дефектами контактно-втомлювального походження є проведення систематичних шліфувальних робіт із використанням рейкошліфувальних поїздів з активними робочими органами.

2. Дефекти контактно-втомлювального походження в рейках виникають у результаті сукупної дії динамічних контактних напружень, що виникають внаслідок дії рухомого складу, залишкових напружень на етапі виробництва, додаткових напружень, що повязані із температурною роботою безстикової колії, угоном рейок, режимами ведення рухомого складу.

3. Наявність шару металу на поверхні кочення рейок, який вичерпав свої пружно-пластичні властивості, ініціює інтенсивний процес зародження внутрішніх поздовжніх та внутрішніх поздовжньо-нахильних тріщин у підповерхневих шарах металу головки рейок.

Систематичне видалення з поверхні кочення рейок цього шару металу дозволяє попередити (або суттєво віддалити) появу та сповільнити (при наявності) розвиток дефектів контактно-втомлювального походження та хвилеподібний знос поверхні кочення.

4. Поперечні тріщини в головці рейок за рисунком 21 починають розвиватися від поздовжніх та поздовжньо-нахильних тріщин, що мають у своїй площині концентратори напружень у вигляді неметалевих включень, сходинок, смуг ковзання, борозен, тощо.

5. Наявність неметалевих включень у рейковій сталі не є основною причиною появи дефектів контактно-втомлювального походження, а лише прискорює процес утворення поперечних внутрішніх тріщин від поздовжніх та поздовжньо-нахильних тріщин.

6. Стратегічним напрямком із застосування рейкошліфувальних поїздів з активними робочими органами повинно стати попередження появи та зменшення інтенсивності розвитку дефектів контактно-втомлювального походження, а не боротьба з хвилеподібним зношуванням поверхні кочення рейок.

7. Шліфування рейок в колії на залізницях України повинно проводитись системно, виходячи з критеріїв призначення відповідного виду шліфування із безумовним дотриманням термінів проведення.

1. Шехватов О.О, Вітольберг В.Г., Потапов Д.О. Дослідження роботи рейок в кривих ділянках колії в умовах метрополітену// Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В.Лазаряна. Випуск 2, Дніпропетровськ, 2003. - С. 182-186.

Особистий внесок здобувача - аналіз експлуатаційних факторів, що впливають на вихід рейок за дефектами і пошкодженнями.

2. Шехватов О.О., Вітольберг В.Г., Потапов Д.О., Махота А.О. Положення про комплексну систему шліфування рейок в колії ЦП0127// Державна адміністрація залізничного транспорту України, Київ, 2006 - 45. С.

Особистий внесок здобувача - визначення термінів проведення профілактичного шліфування рейок в колії рейкошліфувальними поїздами з активними робочими органами.

3. Потапов Д.О., Вітольберг В.Г. Система шліфування рейок в колії рейкошліфувальним поїздами з активними робочими органами на залізницях України// Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті №5,6, Харків, 2006 - С. 70-73.

Особистий внесок здобувача - уточнення етапів дефектоутворення в рейках, визначення критеріїв проведення відповідних видів шліфування.